EBSD 采集、几何与索引教程
将研究尺度转为制样、扫描和花样设置,保留后续高级分析所需信息。
- 原始相/质量/未索引图
- 相库与 PC 记录
- 采集尺度及花样存储方案
若还不熟悉晶面、取向矩阵和 PF/IPF,先读织构专题前两阶段。随后沿采集—质量—晶粒—局部指标学习;进入 GND、HR-EBSD 和母相重构之前,先核对它们需要的额外输入。
正文将书中知识重新组织为问题、变量、推导、参数与应用。课堂数值用于手算;论文实例注明来源,测量结果与模型推断分别解释。
补齐晶体学、PF、IPF、ODF 推导 →按前后关系学习
每章独立展开,
上一篇、下一篇保持学习顺序。
读懂索引、质量、相图和测量选择带来的偏差。
3 篇正文从Ewald几何与波场推到相似度、伪对称和球面索引。
3 篇正文把PC、射线、误差传播、步长、计数和作用体积算清楚。
2 篇正文分清空间分辨率、独立样本、置信与坐标处理。
3 篇正文能手算 KAM,区分 GROD/GOS/GAM,并理解组织分类。
4 篇正文从连通图分割开始,推导等效直径、面积与数目加权、形状张量和截线统计,理解每一个筛选条件的影响。
读推导与实例 ↗手算一个邻域的 KAM,再推导连续取向梯度与噪声如何进入结果,说明为什么红色不能直接换成塑性应变。
读推导与实例 ↗通过同一个线性转动晶粒,推导局部差、相对参考偏离和整粒平均的差别,并解释旋转轴为何在小角度下不稳定。
读推导与实例 ↗建立从组织过程到分类规则的推理,推导面积分数与阈值敏感性,让分类图成为有说明的判断。
读推导与实例 ↗逐步推导曲率、Nye 张量、分切应力、迹线与传递候选。
5 篇正文由弯曲晶格的几何相容性走到位错密度张量、欠定方程与单位换算,明确哪些来自测量、哪些来自模型。
读推导与实例 ↗推导花样投影对畸变的响应、互相关测量与张量分解,说明参考花样、静水分量和表面边界条件的作用。
读推导与实例 ↗从 Cauchy 牵引定理推导 Schmid 定律,处理晶体度量、应力张量和 CRSS,解释为何最大因子不等于真实活动。
读推导与实例 ↗把表面直线、晶体滑移面和滑移方向彻底分开,推导理论迹线、角度匹配与无法唯一判定的情形。
读推导与实例 ↗从邻晶滑移系的几何匹配出发,解释常见传递指标、应力条件和多晶协调,避免把一个边界参数当成必然传递。
读推导与实例 ↗从界面自由度、CSL走到DSC/O点阵及随机、非关联、邻接基线。
5 篇正文从两晶粒的相对旋转推到晶界面、重合位置点阵和边界网络,解释二维 EBSD 能识别与不能识别的部分。
读推导与实例 ↗从一维和二维可手算的点阵出发,说明重合位置、相对平移与周期性失配各解决什么问题。
读推导与实例 ↗以 FCC 的 Σ3 和 HCP 孪生为线索,把取向关系、界面、形变剪切、面积分数及变体统计分开推导。
读推导与实例 ↗从 Haar 概率推到随机转角,再构建保留织构的配对基线,分清角度峰来自总体织构、空间邻接还是孪晶。
读推导与实例 ↗从随机配对的概率推导出织构基线,再用同一权重比较真实邻接,读懂小角度峰究竟来自哪里。
读推导与实例 ↗推导法向恢复、面积权重、五参数分布、三岔闭合与迁移驱动力。
5 篇正文亲手解出晶界、断口小面和滑移面的三维法向,并追踪试样坐标到晶体指数的每一步。
读推导与实例 ↗推导五参数数据怎样合并、归一化和解释,理解二维统计恢复的分布与逐条三维晶界测量的差别。
读推导与实例 ↗区分透射几何与三维采样,推导体素统计和界面法向,认识薄片、切片、配准与深度分辨率的代价。
读推导与实例 ↗把连续切片变成可解释的三维晶界,逐步辨认真实界面、网格阶梯和配准误差。
读推导与实例 ↗推导三岔取向闭合、连通路径、平衡角和曲率驱动力,说明 EBSD 怎样参与晶界工程,哪些能量还需要额外证据。
读推导与实例 ↗由平行条件建立OR,理解正向变体与反向候选的不同。
1 篇正文连接化学、缺陷、局部力学与论文证据,完成一份分析报告。
6 篇正文区分结构、化学、位移、位错对比和裂纹几何的证据,再推导共坐标下的应变与晶面匹配。
读推导与实例 ↗从取向改变背散射强度的原因出发,推导位错和层错的相位判据,并说明 EBSD 如何帮助选择成像条件及哪些密度不能直接计数。
读推导与实例 ↗理解 SEM 内的特征 X 射线怎样产生 Kossel 线,逐步把线位移转成晶面间距变化,再求应变与应力,并与常规 EBSD、HR-EBSD 区分。
读推导与实例 ↗推导取向聚类、连通性与两点相关,并用真实研究解释为何总体织构近似相同的材料仍有不同局部损伤。
读推导与实例 ↗借助 Jiang、Britton 与 Wilkinson 的研究,学习如何读密度分布、粒径效应和晶界附近变化,不把图像相关当成统一因果公式。
读推导与实例 ↗以软件中的对象、输入与输出为线索,串联相图、IPF、晶粒、KAM、GOS、PF/ODF 与模型分析;附 MTEX 命令入口和逐步检查点。
读推导与实例 ↗按功能查阅
按物理输出归类,覆盖常规分析与主要扩展功能。厂商特有的质量分数、专有算法和版本接口需要查相应帮助;同名指标先核对公式。
| 想分析什么 | 核心推导或判断 | 详细章节 |
|---|---|---|
| 电子波长、Ewald球、SAED/CBED/PED | 波矢、厚度包络和激发误差 | 进入正文 → |
| Bloch波与动力学花样 | 二束耦合、消光距离和深度积分 | 进入正文 → |
| PC校准与角度不确定度 | 射线模型、几何残差和参数耦合 | 进入正文 → |
| 字典/球面索引、伪对称与极性 | 模板评分、掩膜、强度模型和非唯一性 | 进入正文 → |
| 空间分辨率、有效分辨率、计数死时间 | 作用体积、边界混合、剂量与探测器响应 | 进入正文 → |
| ECCI位错与层错衬度 | 受控衍射、位移相位和不可见判据 | 进入正文 → |
| Kossel晶格参数与应变 | X射线锥面、标定、d0和可辨识分量 | 进入正文 → |
| 抽样数量、有效样本与置信区间 | 总体、独立性、权重与二项/Wilson条件 | 进入正文 → |
| 漏索引、数据分区和选择偏差 | 条件概率、命中率与准确率的区别 | 进入正文 → |
| 旋转均值、四元数与取向插值 | 双覆盖、对称对齐、目标函数与最短弧 | 进入正文 → |
| ODF级数、对称系数和反演零空间 | 球谐投影、群平均、秩与不可辨识性 | 进入正文 → |
| MODF、ODDF、OCF与邻接偏好 | 总体织构基线与真实空间关联 | 进入正文 → |
| DSC、O点阵与界面位错几何 | 重合位置、相对平移及失配周期 | 进入正文 → |
| 双截面、立体摄影与界面指数 | 几何约束、配准、法向与误差放大 | 进入正文 → |
| 五参数GBCD与面积归一 | 对称归并、晶粒交换和立体学 | 进入正文 → |
| 三维面积、曲率与体积 | 三角网格、坐标缩放和尺度依赖 | 进入正文 → |
| 晶界网络、三岔闭合和二面角 | 矩阵闭合、连通路径与界面力平衡 | 进入正文 → |
| 相变形状、惯习面与PTMC | 晶格对应、剪切拉回和秩一相容 | 进入正文 → |
| 菊池花样、PC、Hough、字典匹配 | 花样 → 几何射线 → 候选结构与旋转 | 进入正文 → |
| IQ / PQ / BC / BS、CI、MAD / Fit | 质量、竞争与残差;不直接等于应变 | 进入正文 → |
| 相鉴定、相分数、未索引区域 | 分类面积与分母;相库和化学约束 | 进入正文 → |
| Euler、IPF 取向图、晶格示意 | 完整旋转与选定试样轴的颜色映射 | 进入正文 → |
| PF、IPF、ODF、m.r.d. | 旋转分布、投影积分和随机归一化 | 进入正文 → |
| 织构指数、组分与纤维比例 | 密度积分、随机基线、核宽和容差 | 进入正文 → |
| 晶粒 / 亚晶重构、尺寸分布 | 连通分割、ECD、权重与截断 | 进入正文 → |
| 形貌、长径比、Feret、圆度、截线 | 二阶矩、方向尺寸和周长定义 | 进入正文 → |
| 邻晶数、边界长度、三岔点与网络 | 空间邻接与明确的计数权重 | 进入正文 → |
| 错取向角轴、MDF 与随机基线 | 对称化旋转及相关/非相关取向对 | 进入正文 → |
| 低/高角度晶界、倾斜/扭转、CSL | 位错阵列、完整关系与界面五自由度 | 进入正文 → |
| 孪晶、孪生变体、孪晶分数 | 关系匹配、剪切极性和区域计量 | 进入正文 → |
| KAM、局部取向梯度 | 邻点筛选、真实分母与物理长度 | 进入正文 → |
| GROD / GOS / GAM / GAX、取向差线扫 | 参考、平均、旋转轴与路径的区别 | 进入正文 → |
| 回复、亚结构、再结晶候选分数 | 连续指标分类与组织过程证据 | 进入正文 → |
| GND、Nye 张量、位错系统、净 Burgers 内容 | 不相容性、欠定反演、单位与噪声 | 进入正文 → |
| HR-EBSD 弹性应变、旋转与残余应力 | 互相关、偏应变、参考与本构关系 | 进入正文 → |
| Schmid、CRSS、分切应力 | 应力牵引到面内剪切 | 进入正文 → |
| 滑移迹线、滑移面与活动候选 | 平面求交和无向角度匹配 | 进入正文 → |
| m′、残余 Burgers 矢量、滑移传递 | 邻晶几何、界面与驱动力 | 进入正文 → |
| Taylor 因子、方向弹性和晶体塑性输入 | 协调约束、功与张量变换 | 进入正文 → |
| 取向关系、变体选择、母相重构 | 平行条件、对称去重与多候选反演 | 进入正文 → |
| 微织构区、宏区、空间相关长度 | 取向条件、连通性与两点概率 | 进入正文 → |
| TKD、三维晶粒、界面法向与面积 | 薄片几何、深度采样与局部平面拟合 | 进入正文 → |
| EDS、DIC、ECCI / TEM 联合 | 化学、位移、缺陷和共坐标证据 | 进入正文 → |
| 裂纹面、断口和局部损伤分析 | 迹线与三维法向的不同信息量 | 进入正文 → |
| 导入、清理、重索引与批量出图 | 数据对象、版本与可复做参数记录 | 进入正文 → |
改变参数,检查推导
可用键盘操作滑块。
全部是有公式的教学示意。
跟着推导 · 教学几何
四个邻点已用完整取向和晶体对称算好错取向角。这里练习 KAM 最容易算错的一步:排除邻点后,分母也要改变。
分子 = 0.2 + 0.4 + 0.6
KAM = 1.20° ÷ 3
0.400°这次只是改变分析阈值或课堂邻点,不能说明材料状态变化。实际分析还要固定步长、核范围、相和晶粒限制,并检查原始质量。没有有效邻点时记为缺失,才能区分“没法计算”与“测得零错取向”。
四近邻教学核,数字用于手算,不是实验数据。真实二维 KAM 需按所用网格与算法构建邻域。
跟着推导 · 教学几何
先看最简单的晶格弯曲模型,再进入正文中的张量推导。把同样转角压缩到更短距离,会需要更大的净位错密度尺度。
小角倾斜阵列:θ ≈ b / D;线密度尺度:ρ ≈ 1 / (D L) = θ / (b L)
θ = 0.008727 rad;b = 2.50e-10 m;L = 1.00e-6 m
ρ ≈ 3.491e+13 m⁻²
KAM 将不同邻点角差压成一个标量,丢掉了旋转轴、空间方向和分量。这个单一弯曲模型只给量纲与几何直觉。完整曲率反演需要 κ、Nye 张量、位错系统和选解条件,二维缺失的导数也不能自动补为零。
线段代表局部晶格朝向,非真实位错图像;密度为指定简化模型的课堂计算。
跟着推导 · 教学几何
固定 FCC (111) 面,切换它里面的三个 〈110〉方向。观察:理论迹线不变,Schmid 因子却可以改变。
表面法向 N = (0, 0, 1)
滑移面 n = (0.352, 0.870, 0.345)
滑移方向 s = (0.366, 0.211, -0.906)
t ∝ n × N;迹线角 -22.04°(模 180°)
m = (s·l)(n·l)0.2616|m| = 0.2616,单轴上限 0.5
先用观察到的线约束候选面,再分析面内各方向的驱动力与 CRSS。这里的几何没有提供真实局部应力和实际活动证据,所以不能从 m 最大就宣布某系已活动。图采用已校正的平面表面坐标,不含 SEM 倾斜图像的额外缩短。
跟着推导 · 二维缺失的一个角
灰色是观测截面 z=0;绿色是晶界面,粗线是两面的交线。保持迹线方向 α 不动,改变倾角 β,观察三维法向怎样变化。
t = (cosα, sinα, 0),u = (−sinα, cosα, 0)
n(β) = sinβ u + cosβ Z;n·t = 0,|n| = 1
n × Z = sinβ t:所有这些面都留下同方向的迹线
n = (-0.346, 0.742, 0.574)
截面内垂线 u 是 β=90° 时的法向。将它当完整 n,就假定晶界面垂直于观测截面。二维 EBSD 没有独立测出这个倾角;需要另一个可靠截面、串行切片或其他三维信息增加约束。滑移面已有晶体学候选时可由取向计算法向,但一般晶界不能自动套用这种先验。
采用平面界面的局部模型;同一 n 与 −n 代表无向平面。图为几何投影,不是三维 EBSD 测量结果。
每一步都有目的与输出,
参数设置能回到相应公式。
将研究尺度转为制样、扫描和花样设置,保留后续高级分析所需信息。
建立原始图组与处理记录,保持空间坐标和取向约定一致。
从明确定义的分割出发,生成尺寸分布而非一个缺少分母的平均值。
先手算邻域,再建立可比较的局部和整粒指标。
把软件标签还原为指标和阈值,再结合组织过程作解释。
把旋转梯度、二维缺失信息、位错基底和选解原则逐项展开。
从花样位移拟合相对畸变,再按弹性关系与边界条件解释应力。
由两个平面求交得到迹线,再结合应力、CRSS 与邻晶几何解释活动。
比较完整错取向关系和空间几何,再计算明确定义的边界或孪晶比例。
从 OR 矩阵与变体表开始,逐步求共同父候选并保留歧义。
根据缺失的信息选择扩展方法,并把配准与模型条件放进分析过程。
从需要的体积、尺度与衍射信息选择 SAED、CBED、PED、EBSD 或 TKD。
把像素、晶粒、边界与视场区分开,给统计结论配正确的总体和独立样本。
从二维迹线的不足出发,推导双截面、三维面片和面积加权的界面统计。
把晶格对应、取向关系、总形变和母相重构四个层次逐步分开。
专著 01
Olaf Engler; Stefan Zaefferer; Valerie Randle · 2024 · 第 3 版
以提供的 581 页 PDF 为底本。第 1 章自印刷页 3 起,PDF 页码通常为印刷页码加 19;全部页序已覆盖,正文、图注、附录与书目已读;课程按第 2–13 章主题交叉展开,关键公式回看原页。
本课程中的作用:连接晶体几何、宏观织构、微区取向、现代 EBSD 和界面。先读第 2 章,再用第 5 章理解 ODF,第 7–12 章查分析方法。
专著 02
毛卫民;张新明 · 1993 · 第 1 版;所供扫描本为 1995 年第 2 次印刷
ISBN 9787502411060;243 页扫描本,无文字层。版权页记载 1993 年 3 月第 1 版、1995 年 7 月第 2 次印刷;正文 PDF 页码为印刷页码加 8。全书正文、图注、附录与书目按页序阅读;OCR 用于定位,关键公式核对扫描原页。Bunge 展开、反演、塑性和工程应用均有分步推导。
本课程中的作用:帮助追踪 Bunge 展开、鬼峰、组分定量与多晶塑性模型的数学结构;第 6 章把理论接到硅钢、铝箔、深冲和相定量。
专著 03
Valerie Randle · 2003 · 第 2 版;所供本含 2008 年平装版说明
以提供的 146 页 PDF 为底本,正文印刷页码加 8 对应 PDF 页码。全书含附录、书目和索引已按页序读完,全部正式图号已回看;测量规划、分区、晶界与报告深入展开,历史设备参数单独辨析。
本课程中的作用:把取样、制样、测量规划、统计与局部组织连接起来。读微织构分析时,始终追问总体、空间位置和统计权重。
以这里列明的版本为阅读底本,正文按专题交叉组织。扫描本的 OCR 只用于定位,公式按几何定义和可核对原文重推;旧版设备参数与术语用法另作区分。提供原创中文导读,不分发原书、扫描页或全文提取物。
真实应用案例分别连接铝板制耳、钛合金滑移、铜拉伸 GND、母相重构和微织构疲劳。文献按其作用引用;公开摘要或方法入口能够支持的内容,与需到原文进一步核对的细节分开。
保留章节、公式与来源。网页正文另外附交互图。
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